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外泌体circPABPC1通过调控核内HMGA2和胞质BMP4/ADAM19促进结直肠癌肝转移

期刊:Cell Death DiscoveryDOI:10.1038/s41420-022-01124-z

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作者及机构
本研究由Yang Li(锦州医科大学附属医院检验科)、Jialei Hu(义乌妇幼保健院检验科)、Meng Wang(中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院)等来自7家机构的学者共同完成,通讯作者为Yang Li。论文于2022年发表在期刊《Cell Death Discovery》(2022年卷8期,文章编号335,DOI: 10.1038/s41420-022-01124-z)。


学术背景
结直肠癌(Colorectal Cancer, CRC)是全球第三大高发癌症,肝转移是CRC患者死亡的主要原因,但原发肿瘤与转移灶间的信息传递机制尚不明确。外泌体(exosomes)作为细胞间通讯的新载体,其携带的环状RNA(circular RNAs, circRNAs)在肿瘤生物学中起关键调控作用。本研究聚焦于外泌体circPABPC1,旨在揭示其通过调控HMGA2(细胞核内)和BMP4/ADAM19(细胞质内)促进CRC肝转移的分子机制,为CRC肝转移提供新的生物标志物和治疗靶点。


研究流程与方法
1. circRNA筛选与验证
- 样本:9例CRC患者组织(3例肝转移、3例无转移CRC、3例癌旁正常组织)进行circRNA微阵列分析,筛选出64个差异表达circRNA,其中hsa-circ-0085159(即circPABPC1)在转移组中显著上调。
- 验证:通过circBase和UCSC数据库确认circPABPC1来源于PABPC1基因的2-9外环化;RNase R和放线菌素D处理证实其稳定性高于线性PABPC1;荧光原位杂交(FISH)显示其定位于细胞核和细胞质。
- 临床样本:60对CRC组织验证circPABPC1高表达,TCGA数据库分析显示其与转移相关。

  1. 外泌体circPABPC1的功能研究

    • 外泌体分离:从15例CRC患者和15例健康人血清中提取外泌体,通过纳米颗粒追踪分析(NTA)、Western blot(TSG101/CD63标志物)和透射电镜(TEM)鉴定。
    • 功能实验:在SW620和LOVO细胞中敲低circPABPC1,通过克隆形成实验、Transwell迁移/侵袭实验证实其促进CRC增殖和转移;过表达实验在SW480细胞中验证相反效应。
  2. 分子机制解析

    • 核内机制:RNA测序发现circPABPC1过表达上调HMGA2;染色质RNA纯化(CHIRP)显示circPABPC1富集于HMGA2启动子区(-800至-600 bp),招募KDM4C降低H3K9me3修饰,激活转录。
    • 胞质机制:RNA pull-down和RIP实验证实circPABPC1结合Ago2蛋白,作为miR-874/miR-1292的“海绵”保护ADAM19和BMP4免受降解,促进EMT(上皮-间质转化)。
  3. 体内实验

    • 皮下成瘤模型:circPABPC1敲低显著抑制SW620细胞在小鼠体内的肿瘤生长(Ki-67染色验证增殖减少)。
    • 肝转移模型:脾脏注射CRC细胞后,circPABPC1敲低组肝转移灶减少,HMGA2、BMP4和ADAM19表达下调。

主要结果
1. circPABPC1的临床相关性:在CRC组织和血清外泌体中高表达,术后患者血清水平下降,提示其可能作为转移标志物。
2. 双机制调控
- 核内:circPABPC1-KDM4C-HMGA2轴通过表观遗传修饰激活EMT相关基因(如N-cadherin、Vimentin)。
- 胞质:circPABPC1-miR-874/miR-1292-ADAM19/BMP4轴维持促转移蛋白稳定性。
3. 体内外一致性:功能实验和动物模型均证实circPABPC1促进CRC进展。


结论与价值
1. 科学意义:首次揭示外泌体circPABPC1通过“核-质双调控”机制驱动CRC肝转移,为circRNA的跨细胞功能提供新证据。
2. 应用价值:circPABPC1可作为CRC肝转移的诊断标志物和抗转移治疗靶点,尤其针对HMGA2和BMP4/ADAM19通路的联合干预策略具有潜力。


研究亮点
1. 创新性发现:circPABPC1同时调控表观遗传和miRNA海绵功能,突破传统circRNA单机制认知。
2. 方法学贡献:整合CHIRP、RNA pull-down等多组学技术,建立circRNA功能研究的标准化流程。
3. 转化医学意义:外泌体circPABPC1的无创检测为临床提供便捷诊断工具。


其他价值
研究局限性包括临床样本量较小,未来需扩大队列验证预后预测价值。此外,circPABPC1是否调控其他转移相关通路仍需探索。

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